Bối cảnh và nhiệm vụ thiết kế

Trong ngành công nghiệp hóa chất và lọc - hóa dầu, acetone và ethanol là hai dung môi hữu cơ quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất polyme, sơn, dược phẩm, mỹ phẩm và tổng hợp hữu cơ. Quá trình sản xuất và thu hồi các dung môi này đòi hỏi các giải pháp phân tách đạt độ tinh khiết cao nhằm đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật thương mại hoặc tái sử dụng tuần hoàn trong dây chuyền công nghệ.

Đồ án môn học "Thực hành tính toán hệ thống và thiết kế thiết bị công nghệ hóa học" do sinh viên Nguyễn Lê Ngọc Minh Thùy thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Minh Tiến tại Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM (năm học 2020 – 2021) tập trung giải quyết bài toán tính toán kỹ thuật và thiết kế tháp chưng cất mâm chóp hoạt động liên tục nhằm phân tách hỗn hợp hai cấu tử Acetone – Ethanol.

Nhiệm vụ thiết kế đặt ra các yêu cầu kỹ thuật và thông số đầu vào cụ thể:

  1. Năng suất nhập liệu: $F = 1800 \text{ kg/h}$.
  2. Nồng độ nguyên liệu đầu vào: $x_F = 28% \text{ mol acetone}$ (tương ứng $33% \text{ khối lượng}$).
  3. Nồng độ sản phẩm đỉnh thu được: $x_D = 90% \text{ mol acetone}$ (tương ứng $92% \text{ khối lượng}$).
  4. Nồng độ sản phẩm đáy (dòng thải/thu hồi ethanol): $x_W = 6% \text{ mol acetone}$ (tương ứng $7,4% \text{ khối lượng}$, tức nồng độ ethanol đạt $94% \text{ mol}$).
  5. Nhiệt độ nhập liệu ban đầu: $t_F = 25^\circ\text{C}$ tại bể chứa.
  6. Yêu cầu sản phẩm thiết kế:
    • Thiết lập và thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ (PFD).
    • Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng cho toàn bộ hệ thống.
    • Tính toán kích thước công nghệ, thủy lực và kết cấu cơ khí cho tháp mâm chóp và các thiết bị truyền nhiệt phụ trợ.
    • Xuất 01 bản vẽ quy trình công nghệ PFD khổ A1 và 01 bản vẽ chi tiết thiết bị chính khổ A1.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán

Hỗn hợp Acetone ($(\text{CH}_3)_2\text{CO}$, $M = 58,08 \text{ g/mol}$, nhiệt độ sôi $56^\circ\text{C}$) và Ethanol ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$, $M = 46,07 \text{ g/mol}$, nhiệt độ sôi $78,37^\circ\text{C}$) là hệ dung dịch lỏng hòa tan hoàn toàn, không tạo hỗn hợp đẳng phí ở áp suất khí quyển ($760 \text{ mmHg}$). Quá trình phân tách dựa trên sự chênh lệch độ bay hơi tương đối giữa cấu tử nhẹ (acetone) và cấu tử nặng (ethanol).

Phương pháp và cơ sở dữ liệu tính toán được áp dụng trong đồ án bao gồm:

  • Phương pháp cân bằng pha lỏng - hơi: Sử dụng đường cân bằng nhiệt động học $x - y$ của hệ Acetone – Ethanol tại áp suất $1 \text{ atm}$ từ sổ tay kỹ thuật để xác định nồng độ cân bằng $y^*$ theo nồng độ pha lỏng $x$.
  • Phương pháp đồ thị McCabe - Thiele: Xây dựng đường làm việc phần cất và đường làm việc phần chưng; xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu ($R_{\min}$), khảo sát dãy hệ số dư thừa $b_i \in [1,2 \div 2,0]$ để xác định chỉ số hồi lưu tối ưu $R_{\text{opt}}$ dựa trên hàm mục tiêu cực tiểu hóa thể tích tháp $N(R + 1) \to \min$.
  • Mô hình hiệu suất tháp mâm: Xác định hiệu suất mâm trung bình $\eta_{tb}$ theo tích số giữa độ nhớt chất lỏng $\mu_{hh}$ và độ bay hơi tương đối $\alpha$ thông qua giản đồ O'Connell để chuyển đổi từ số mâm lý thuyết sang số mâm thực tế.
  • Phương pháp cân bằng vật chất và nhiệt lượng: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn năng lượng (Enthalpy balance) có tính đến tổn thất nhiệt lượng ra môi trường xung quanh ($5%$).
  • Phương pháp tính toán thủy lực tháp mâm chóp: Tính toán vận tốc hơi giới hạn, đường kính tháp cho từng đoạn, khoảng cách mâm, trở lực đĩa khô ($P_k$), trở lực thủy tĩnh ($P_t$) và trở lực do sức căng bề mặt.
  • Nguồn dữ liệu tra cứu chuẩn: Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất (Tập 1 và Tập 2) cùng dữ liệu nhiệt động DIPPR.

Thiết kế và tính toán kỹ thuật hệ thống

Hệ thống chưng cất mâm chóp được thiết kế vận hành liên tục theo sơ đồ dòng công nghệ khép kín với các thiết bị trao đổi nhiệt đồng bộ:

[Bể nguyên liệu V-101] 
(Pha hơi đỉnh tháp)                                                                                       (Pha lỏng đáy tháp)
[Ngưng tụ đỉnh E-102]                                                                                     [Nồi đun Kettle E-104]
                                                                                                  [Bể chứa Ethanol V-104]

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

  1. Dòng nhập liệu: Hỗn hợp ban đầu chứa $28% \text{ mol acetone}$ tại nhiệt độ $25^\circ\text{C}$ từ bể chứa được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt E-101, sử dụng hơi nước bão hòa áp suất $2 \text{ bar}$ ($120^\circ\text{C}$) để nâng nhiệt độ hỗn hợp lên nhiệt độ sôi $t_s = 66,52^\circ\text{C}$ trước khi nạp vào tháp ở đĩa số 17 (tính từ đỉnh xuống).
  2. Quá trình chuyển khối trong tháp:
    • Pha hơi bốc lên từ dưới đáy gặp pha lỏng chảy tràn từ trên xuống qua các mâm chóp. Cấu tử có nhiệt độ sôi thấp (acetone) liên tục bay hơi khuếch tán vào pha hơi; cấu tử có nhiệt độ sôi cao (ethanol) liên tục ngưng tụ khuếch tán vào pha lỏng.
    • Pha hơi ra khỏi đỉnh tháp có nhiệt độ $57^\circ\text{C}$, chứa $90% \text{ mol acetone}$.
  3. Cụm ngưng tụ và hoàn lưu đỉnh:
    • Toàn bộ hơi đỉnh đi vào thiết bị ngưng tụ E-102, ngưng tụ hoàn toàn thành lỏng ở $57^\circ\text{C}$ nhờ nước làm mát ($30^\circ\text{C} \to 45^\circ\text{C}$), sau đó chảy vào thùng chứa hồi lưu V-102.
    • Một phần chất lỏng được bơm hồi lưu trở lại đỉnh tháp với chỉ số hồi lưu $R = 2,58$.
    • Phần còn lại là sản phẩm đỉnh ($446,18 \text{ kg/h}$) được đưa qua thiết bị làm nguội E-103 để hạ nhiệt độ xuống $30^\circ\text{C}$ rồi đưa về bể chứa sản phẩm V-103.
  4. Cụm gia nhiệt đáy và làm nguội sản phẩm đáy:
    • Chất lỏng từ đáy tháp chảy vào nồi đun Kettle E-104. Tại đây, hỗn hợp được đun sôi ở $77,3^\circ\text{C}$ bằng hơi nước bão hòa. Phần hơi sinh ra ($1091,45 \text{ kg/h}$) quay trở lại đáy tháp để duy trì dòng đối lưu pha hơi.
    • Dòng lỏng còn lại ra khỏi nồi đun là sản phẩm đáy ($1529,06 \text{ kg/h}$, chứa $94% \text{ mol ethanol}$ ở $74,92^\circ\text{C}$), được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt E-105 để hạ nhiệt độ xuống $30^\circ\text{C}$ trước khi nạp vào bể chứa sản phẩm đáy V-104.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về chưng cất

Chương này tổng kết cơ sở lý thuyết về phân tách hỗn hợp lỏng, phân loại các phương pháp chưng cất (đơn giản, liên tục, bán liên tục) và so sánh các loại tháp chưng cất công nghiệp phổ biến:

Tiêu chí Tháp đệm (tháp chêm) Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp
Cấu tạo Đơn giản, thân trụ chứa vật chêm xếp ngẫu nhiên hoặc thứ tự Mâm phẳng có đục nhiều lỗ tròn hoặc rãnh Mâm có gắn các chóp tròn/xupap và ống chảy chuyền
Trở lực Rất thấp Trung bình Tương đối lớn
Hiệu suất & Độ ổn định Hiệu suất thấp khi tăng đường kính do hiệu ứng thành Hiệu suất khá cao, kém ổn định khi tải trọng hơi thay đổi Hiệu suất cao, biên độ làm việc rất ổn định
Xử lý môi trường bẩn Làm việc được nếu dùng đệm phù hợp Dễ bị nghẹt lỗ, không dùng cho chất lỏng bẩn Làm việc được với nhiều chế độ tải trọng lỏng

Kết luận lựa chọn: Đồ án chọn loại tháp mâm chóp do hệ thống yêu cầu phân tách liên tục, độ tinh khiết sản phẩm cao và khả năng duy trì hiệu suất ổn định ở nhiều dải lưu lượng. Ngoài ra, chương 1 cũng trình bày đầy đủ tính chất vật lý, phương pháp tổng hợp công nghiệp và ứng dụng thực tiễn của Acetone và Ethanol.

Chương 2: Sơ đồ quy trình công nghệ

Chương 2 thiết lập lưu đồ quy trình công nghệ PFD cho toàn hệ thống chưng cất mâm chóp, đánh số chi tiết từng dòng công nghệ (từ dòng 1 đến dòng 13) và thuyết minh nguyên lý vận hành của các thiết bị chính và phụ trợ (tháp chưng cất, thiết bị gia nhiệt E-101, ngưng tụ E-102, làm lạnh đỉnh E-103, nồi đun kettle E-104, làm lạnh đáy E-105 và các bể chứa V-101 đến V-104).

Chương 3: Cân bằng vật chất

Chương này thực hiện toàn bộ các phép tính bảo toàn khối lượng cấu tử và khối lượng tổng thể:

  1. Thông số khối lượng phân tử trung bình:
    • Dòng nhập liệu: $M_F = 49,36 \text{ kg/kmol}$.
    • Dòng sản phẩm đỉnh: $M_P = 46,72 \text{ kg/kmol}$.
    • Dòng sản phẩm đáy: $M_W = 46,79 \text{ kg/kmol}$.
  2. Suất lượng các dòng sản phẩm:
    • Dòng nhập liệu: $F = 36,47 \text{ kmol/h} \leftrightarrow 1800 \text{ kg/h}$.
    • Dòng sản phẩm đỉnh: $P = 9,55 \text{ kmol/h} \leftrightarrow 446,18 \text{ kg/h}$.
    • Dòng sản phẩm đáy: $W = 26,92 \text{ kmol/h} \leftrightarrow 1529,06 \text{ kg/h}$.
  3. Xác định chỉ số hồi lưu và số mâm:
    • Từ nồng độ nhập liệu $x_F = 0,28$, nội suy trên đường cân bằng lỏng - hơi thu được $y_F^* = 0,5054$.
    • Chỉ số hồi lưu tối thiểu: $R_{\min} = \frac{x_D - y_F^}{y_F^ - x_F} = \frac{0,90 - 0,5054}{0,5054 - 0,28} = 1,75$.
    • Khảo sát tối ưu hóa tìm được điểm $N(R+1)_{\min} = 46,54$, tương ứng chỉ số hồi lưu làm việc thích hợp $R = 2,58$.
    • Phương trình đường làm việc đoạn cất: $y = 0,72x + 0,25$.
    • Phương trình đường làm việc đoạn chưng: $y = 1,79x - 0,047$.
    • Số mâm lý thuyết xác định bằng đồ thị: $N_{lt} = 13$ mâm (đoạn cất 9 mâm, đoạn chưng 3 mâm, 1 mâm nhập liệu).
    • Hiệu suất mâm trung bình $\eta_{tb} = 55,17%$ ($\eta_F \approx 49,5%$, $\eta_D \approx 75%$).
    • Số mâm thực tế: $N_{tt} = 24$ mâm (gồm 16 mâm cất, 6 mâm chưng và 2 mâm nhập liệu).
  4. Cân bằng vật chất chi tiết từng thiết bị trao đổi nhiệt:
    • Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp: $g_{\text{đỉnh}} = P(R+1) = 1597,31 \text{ kg/h}$.
    • Lượng hơi trung bình đoạn cất: $g_{tb} = 1431,46 \text{ kg/h}$.
    • Lượng hơi trung bình đoạn chưng: $g'_{tb} = 1344,38 \text{ kg/h}$.
    • Lượng nước làm mát cho thiết bị làm lạnh đỉnh E-103: $G_n = 425,06 \text{ kg/h}$.
    • Lượng nước làm mát cho thiết bị làm lạnh đáy E-105: $G_n = 3492,94 \text{ kg/h}$.
    • Tiêu hao hơi nước bão hòa nồi đun Kettle E-104: $D = 431,17 \text{ kg/h}$.

Chương 4: Cân bằng năng lượng

Tính toán nhiệt lượng trao đổi tại từng nút công nghệ với giả thiết tổn thất nhiệt ra môi trường bằng $5%$:

  • Thiết bị gia nhiệt E-101: Nhiệt lượng cung cấp $Q_{nl} = 195.153,83 \text{ kJ/h}$.
  • Thiết bị ngưng tụ đỉnh E-102: Nhiệt lượng ngưng tụ cần giải tỏa $Q_{nt} = (R+1) \cdot P \cdot r_D = 1597,31 \times 550,24 = 878.903,85 \text{ kJ/h}$.
  • Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh E-103: Nhiệt lượng làm lạnh $Q_{ln\text{đỉnh}} = 27.608,12 \text{ kJ/h}$.
  • Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy E-105: Nhiệt lượng làm lạnh $Q_{ln\text{đáy}} = 194.218,65 \text{ kJ/h}$.
  • Nhiệt lượng dòng hoàn lưu đưa vào đỉnh tháp: $Q_{Lo} = 149.708,34 \text{ kJ/h}$.

Chương 5: Tính toán thiết bị chưng cất

Xác định kích thước hình học và các thông số thủy lực của tháp:

Thông số thủy lực & Kích thước Đoạn cất Đoạn chưng
Nhiệt độ làm việc trung bình $61,76^\circ\text{C}$ $70,72^\circ\text{C}$
Khối lượng riêng pha hơi trung bình $1,78 \text{ kg/m}^3$ $1,61 \text{ kg/m}^3$
Khối lượng riêng pha lỏng trung bình $754,25 \text{ kg/m}^3$ $741,30 \text{ kg/m}^3$
Khoảng cách giữa các mâm ($h$) $0,35 \text{ m}$ $0,35 \text{ m}$
Đường kính tính toán lý thuyết $0,65 \text{ m}$ $0,61 \text{ m}$
Đường kính thân tháp lựa chọn ($D$) $0,65 \text{ m}$ (hoặc quy chuẩn $0,65 \text{ m}$) $0,65 \text{ m}$
Tiết diện làm việc tháp ($F$) $0,332 \text{ m}^2$ $0,332 \text{ m}^2$
Vận tốc làm việc thực tế của hơi ($w_{lv}$) $0,605 \text{ m/s}$ $0,953 \text{ m/s}$
  • Chiều cao thân tháp: Xác định theo số mâm thực tế $N_{tt} = 24$ mâm và khoảng cách mâm $h = 0,35 \text{ m}$ cùng các khoảng không gian phân phối đỉnh và đáy.
  • Tính toán thủy lực mâm chóp: Tính toán các thành phần trở lực đĩa khô ($P_k$), trở lực do sức căng bề mặt chất lỏng và trở lực lớp chất lỏng thủy tĩnh trên đĩa ($P_t$) cho cả hai đoạn cất và chưng.

Chương 6: Tính toán cơ khí

Thiết kế kết cấu cơ khí đảm bảo độ bền và điều kiện làm việc:

  • Thân tháp, đáy và nắp: Tính toán bề dày thân chịu áp suất làm việc và áp suất thủy tĩnh; chọn nắp và đáy hình elip tiêu chuẩn có gờ.
  • Quy cách ống dẫn và mặt bích:
    • Ống dẫn nhập liệu và bích ghép nối.
    • Ống dẫn hơi đỉnh tháp dẫn sang bình ngưng tụ.
    • Ống dẫn dòng hồi lưu lỏng về đỉnh tháp.
    • Ống dẫn hơi từ nồi đun Kettle E-104 sang đáy tháp.
    • Ống tháo sản phẩm đáy.
  • Kết cấu đỡ tháp: Lựa chọn chân đỡ (đối với tháp đặt trên sàn kết cấu) hoặc tai treo tháp tiêu chuẩn, kiểm tra độ bền cơ học theo tải trọng toàn bộ tháp khi vận hành và khi thử thủy lực.

Kết quả và thông số thiết kế chính

Toàn bộ các thông số kỹ thuật cốt lõi thu được sau quá trình tính toán thiết kế được tổng hợp trong bảng dưới đây:

Hạng mục thông số Giá trị kỹ thuật Đơn vị đo
Năng suất nhập liệu ($F$) $1800$ $\text{kg/h}$
Năng suất sản phẩm đỉnh ($P$) $446,18$ $\text{kg/h}$
Năng suất sản phẩm đáy ($W$) $1529,06$ $\text{kg/h}$
Nồng độ sản phẩm đỉnh ($x_D$) $90$ ($92% \text{ khối lượng}$) $% \text{ mol}$
Nồng độ sản phẩm đáy ($x_W$) $6$ ($94% \text{ mol ethanol}$) $% \text{ mol}$
Chỉ số hồi lưu tối ưu ($R$) $2,58$ -
Số mâm lý thuyết ($N_{lt}$) $13$ (9 cất, 3 chưng, 1 nạp liệu) mâm
Hiệu suất mâm trung bình ($\eta_{tb}$) $55,17$ $%$
Tổng số mâm thực tế ($N_{tt}$) $24$ (16 cất, 6 chưng, 2 nạp liệu) mâm
Khoảng cách mâm ($h$) $0,35$ $\text{m}$
Đường kính trong thân tháp ($D$) $0,65$ $\text{m}$
Vận tốc hơi đoạn cất ($w_{lv}$) $0,605$ $\text{m/s}$
Vận tốc hơi đoạn chưng ($w'_{lv}$) $0,953$ $\text{m/s}$
Nhiệt tải thiết bị gia nhiệt E-101 $195.153,83$ $\text{kJ/h}$
Nhiệt tải thiết bị ngưng tụ E-102 $878.903,85$ $\text{kJ/h}$
Lưu lượng hơi đốt nồi Kettle E-104 $431,17$ $\text{kg/h}$

Hạn chế và phạm vi áp dụng

  • Phạm vi áp dụng: Kết quả tính toán áp dụng riêng cho hệ hai cấu tử Acetone – Ethanol hoạt động ở áp suất khí quyển ($1 \text{ atm}$), trạng thái nhập liệu tại nhiệt độ sôi ($q = 1$).
  • Hạn chế kỹ thuật và giả thiết tính toán:
    • Đồ án giả định hệ số tổn thất nhiệt lượng cố định ra môi trường là $5%$ cho tất cả các thiết bị trao đổi nhiệt và tháp chưng cất, chưa xét đến biến thiên nhiệt độ môi trường theo mùa.
    • Các tính toán nhiệt động và vận tốc hơi được lấy theo giá trị trung bình đoạn (đoạn cất và đoạn chưng), chưa mô phỏng động học quá trình phi dừng hoặc sự biến thiên liên tục trên từng đĩa riêng biệt.
    • Chưa tích hợp hệ thống điều khiển tự động vòng kín (PID/DCS) đối với lưu lượng hồi lưu và áp suất đỉnh tháp.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Hóa dầu và Máy & Thiết bị Hóa chất: Tham khảo quy trình mẫu về các bước tính toán công nghệ chưng cất mâm chóp từ cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng đến thiết kế thủy lực và cơ khí.
  • Kỹ sư thiết kế thiết bị quá trình: Sử dụng làm tài liệu tra cứu các công thức chuẩn, quy trình tối ưu hóa chỉ số hồi lưu $R_{\text{opt}}$ dựa trên hàm thể tích cực tiểu $N(R+1)$ và phương pháp lựa chọn kích thước bích ghép, ống dẫn, tai treo công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lại lựa chọn tháp mâm chóp thay vì tháp đệm hay tháp mâm xuyên lỗ?

Tháp mâm chóp có cấu tạo gồm các chóp và ống chảy chuyền giúp duy trì lớp chất lỏng ổn định trên mâm, mang lại hiệu suất truyền khối cao và khả năng làm việc rất ổn định khi lưu lượng pha hơi hoặc pha lỏng dao động. Mặc dù trở lực lớn hơn tháp đệm và chế tạo phức tạp hơn tháp xuyên lỗ, tháp mâm chóp đảm bảo tách phân đoạn đạt độ tinh khiết cao ($90% \text{ mol acetone}$) và không gặp hiện tượng rò lỏng hay hiệu ứng thành.

2. Chỉ số hồi lưu tối ưu $R = 2,58$ được xác định dựa trên nguyên tắc nào?

Chỉ số hồi lưu làm việc được xác định bằng phương pháp kinh tế - kỹ thuật thông qua hàm mục tiêu thể tích tháp nhỏ nhất. Tác giả khảo sát dãy hệ số $b_i$ từ $1,2$ đến $2,0$ nhân với $R_{\min} = 1,75$ để tìm số mâm lý thuyết tương ứng. Tại giá trị $R = 2,58$, tích số $N(R+1)$ đạt cực tiểu ($46,54$), cân bằng tối ưu giữa chiều cao tháp (số đĩa) và đường kính tháp (tiết diện dòng hơi).

3. Phương trình đường làm việc của phần cất và phần chưng có dạng như thế nào?

  • Phương trình đường làm việc phần cất: $y = 0,72x + 0,25$.
  • Phương trình đường làm việc phần chưng: $y = 1,79x - 0,047$.

4. Năng suất sản phẩm đỉnh và đáy thu được từ $1800 \text{ kg/h}$ hỗn hợp nạp liệu là bao nhiêu?

Từ hệ phương trình cân bằng vật chất toàn tháp và cân bằng cấu tử acetone, hệ thống tách được:

  • Suất lượng sản phẩm đỉnh ($P$): $446,176 \text{ kg/h}$ ($9,55 \text{ kmol/h}$) với nồng độ acetone $90% \text{ mol}$.
  • Suất lượng sản phẩm đáy ($W$): $1529,056 \text{ kg/h}$ ($26,92 \text{ kmol/h}$) với nồng độ ethanol đạt $94% \text{ mol}$ ($x_W = 6% \text{ mol acetone}$).

5. Tiêu hao nhiệt lượng và lưu lượng tác nhân làm mát/gia nhiệt phụ trợ trong hệ thống là bao nhiêu?

  • Thiết bị ngưng tụ đỉnh E-102 cần giải tỏa nhiệt lượng $878.903,85 \text{ kJ/h}$.
  • Nồi đun Kettle E-104 tiêu thụ lưu lượng hơi nước bão hòa là $431,166 \text{ kg/h}$.
  • Lưu lượng nước làm mát cấp cho thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh E-103 là $425,06 \text{ kg/h}$ và cho thiết bị làm nguội sản phẩm đáy E-105 là $3492,94 \text{ kg/h}$.

Kết luận

Đồ án đã hoàn thành toàn diện nhiệm vụ tính toán và thiết kế hệ thống tháp chưng cất mâm chóp phân tách hệ Acetone – Ethanol với năng suất nạp liệu $1800 \text{ kg/h}$. Các kết quả tính toán đã xác lập được cấu hình công nghệ gồm tháp đường kính $0,65 \text{ m}$, khoảng cách mâm $0,35 \text{ m}$, tổng số mâm thực tế là 24 mâm vận hành tại chỉ số hồi lưu tối ưu $R = 2,58$. Hệ thống đảm bảo tách thành công acetone nồng độ $90% \text{ mol}$ ở đỉnh và thu hồi ethanol $94% \text{ mol}$ ở đáy, đi kèm hệ thống thiết bị phụ trợ được tính toán cân bằng nhiệt - khối hoàn chỉnh.